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研究生: 宋承翰
Cheng-Han Song
論文名稱: 快速估算NPC行為—以撞球遊戲為例
Rapid NPC Behavior Estimation—A Case Study of Billiard Game
指導教授: 戴文凱
Wen-Kai Tai
口試委員: 鮑興國
Hsing-Kuo Pao
謝東儒
Tung-Ju Hsieh
鄭文皇
Wen-Huang Cheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 資訊工程系
Department of Computer Science and Information Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 67
中文關鍵詞: 撞球機器學習神經網路
外文關鍵詞: NPC Behavior Estimation, Billiard, Neural Network
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  • 人工智慧應用於遊戲中的行為計算總需要經過繁複的設計與計算,若想要精準地得到其行為結果往往需要花費大量的時間;其時間無法使用多層級之計算方法,用以預測未來。因此本論文希望能提出一種快速估算NPC行為之方法,使多層級之計算時間不再是開發瓶頸;並以此研究結果進行進一步的AI架構開發。本論文將以撞球遊戲為例子,用以描述我們實際應用此方法之情形。
    本論文透過撞球遊戲為例子,經由研究撞球中的力學意義,分解其目標之行為成多項可估算之小行為;接著依照其分解之多個小行為,設計不同的實驗以發掘藏在資料集之中的特徵;接著利用機器學習之方法將可估算之小行為訓練成多個估算模型;至此,所有估算之小行為模型皆已具備,再參照上述遊戲中的力學意義、不同特徵之相互關係,設計最終快速估算之架構,並將可估算之行為模型、力學公式等,代入快速估算之架構;最後在Unity軟體中將此架構移植回撞球遊戲中,驗證我們的方法之正確性。
    由實驗結果得知,我們所提出的方法可以在快速的時間之內(與原本遊戲中的計算相比,快90~100倍),預估出撞球遊戲中母球與子球之行為,且母球估算的準確度落在十分精準的區間(撞擊一次子球平均誤差於0.9個球直徑)。


    Artificial intelligence applied to the game in the calculation of the total need to go through the complicated design and calculation, if you want to accurately get their behavior results often need to spend a lot of time; its time cannot use multi-level calculation method to predict the future. Therefore, this paper hopes to propose a method to estimate the NPC behavior quickly, so that the multi-level computing time is no longer a development bottleneck; and further research on the results of AI architecture development. This paper will use the pool game as an example to describe the actual application of this method.
    In this paper, the billiard game as an example, by studying the mechanics of the pool, the decomposition of the behavior of its target into a number of small behavior can be estimated; then in accordance with its decomposition of a number of small behavior, design different experiments to explore hidden features in the data set. And then use the method of machine learning to train the small behavior can be estimated into a number of estimation model; At this point, all the estimated small behavior models are available, and then refer to the above-mentioned game in the mechanical significance of the different characteristics of the relationship, Design the final rapid estimation of the structure, and the estimated behavior model, mechanical formula, into the rapid estimation of the structure. Finally in the Unity software will be transplanted back to the ball game, verify the correctness of our approach.
    From the experimental results we know that the proposed method can be in the fast time (compared with the original calculation of 90 to 100 times faster), to predict the behavior for cue ball and object ball, and the accuracy of the estimation of the cue ball falls within a very precise interval (average error of 0.9 ball diameter).

    論文摘要 I 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 IX 壹、 緒論 1 一、 研究動機 1 二、 研究目的 1 三、 研究貢獻 2 四、 本論文之章節結構 2 貳、 相關文獻 3 一、 AI應用在NPC行為預測模式 3 二、 遊戲物理 3 三、 MACHINE LEARNING與預測行為之相關做法 5 參、 快速估算方法設計 6 一、 BEHAVIORS FOR NPC 7 (一)、 基底距離 9 (二)、 物理碰撞 9 (三)、 滾動時速度指數衰減 15 (四)、 狀態切換距離 18 (五)、 總距離 20 二、 DATA COLLECTION 21 (一)、 實驗設計 21 (二)、 分散式計算加速資料蒐集(Distributed Computing) 29 三、 MACHINE LEARNING 30 (一)、 Data Analysis 30 (二)、 Neural Network Design 36 四、 RAPID ESTIMATION FRAMEWORK 38 (一)、 估算母球落點 38 (二)、 估算盤面落點 39 肆、 實驗與結果討論 41 一、 資料集與MODEL驗證 41 (一)、 基底距離Model 41 (二)、 碰撞前速度Model 43 (三)、 切線偏移角Model 46 (四)、 滾動時速度指數衰減Model 49 (五)、 狀態切換距離Model 53 (六)、 分散式計算加速資料收集 55 二、 快速估算框架準確度實驗 56 (一)、 估算母球落點 56 (二)、 估算盤面落點 61 伍、 結論與未來研究方向 63 一、 結論 63 二、 未來研究方向 63

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